中國儲能網訊：未來幾十年，隨著電氣化和電網脫碳化的推進，電能的存儲成為了這場革命的關鍵。然而，儲能并不是這場革命的先決條件，否則，以中國為例，他們就不會發(fā)展如此多的風電、光伏和水電。
截至2019年，電網儲能容量比大多數(shù)人意識到的要多得多，有超過170GW的裝機容量，到現(xiàn)在又新增4~5GW。這其中的絕大部分都是抽水蓄能，主要是為了給核電站和燃煤電廠在夜間提供負荷，而正在開發(fā)的絕大部分儲能也是抽水蓄能。抽蓄建造的歷史已經很久遠了，第一座抽蓄電站在一個多世紀前就投入使用了。
根據作者過去幾年的研究、出版物、工作成果以及與世界各地的專家的交流，作者預計有三種儲能技術將成為電網側儲能的主要提供者。作者提供的評估因素有如下幾點：
儲能時長：該種儲能方式能夠在沒有顯著損耗的情況下存儲能量多長時間，并且應當保持經濟性。
能量與功率靈活性：例如，鋰離子電池儲能很難將能量和功率解耦、實現(xiàn)能量和功率獨立設計。
每MWh成本：在合理假設下，儲能解決方案的全生命周期應當至少實現(xiàn)成本回收。
壽命與維護：在正常維護下，該種儲能方式能夠達到多長的生命周期。
循環(huán)次數(shù)：在需要大規(guī)模改造或更換之前，該種儲能方式能夠實現(xiàn)多少次充放電循環(huán)。
建設周期：該種儲能方式的建設時間有多快。
規(guī)模兼容性：該種儲能方式能否實現(xiàn)大規(guī)模（如GW級）或小規(guī)模（kW級）建設。
技術成熟度：技術越成熟，該種儲能技術部署的可能性就越大。
環(huán)境風險：該種儲能方式對環(huán)境的友好程度。
目前部署情況：該種儲能方式目前是否實現(xiàn)了大規(guī)模普及和商業(yè)化。
地理兼容性：該種儲能方式是否可以在多種地理條件下建設。
抽水蓄能在目前全球電網規(guī)模化儲能中占據著主導地位，但它并不是一個完美的儲能方式。
抽蓄的優(yōu)勢在于，它的其中一部分可以充當戰(zhàn)略性儲能，并且水資源很廉價，儲能電價低于或接近于電網批發(fā)電價，在海拔較高處儲存的水蒸發(fā)也較慢，保持大量儲存的水作為事故備用也是相當容易的。抽水蓄能的生命周期也很長，水壩可以維持超過100年的壽命，水輪機也可以維持幾十年的壽命，相關設備的更換也是相當容易的。
抽蓄的缺點在于地理位置的限制、小規(guī)模儲能不適合、施工時間較長。作者的觀點是，抽蓄將主要用于24小時以上到數(shù)月的儲能，而不是單日內的儲能。
如今，當人們想到電池和電網儲能時，自然會想到鋰離子電池，但鋰離子電池在電網規(guī)模上有很大的局限性。最大的問題是，由于它們的特性，能量和功率是緊密耦合的。這極大地限制了其經濟價值，使其不適合長時儲能。目前，它們主要提供白天4小時儲能，將太陽能轉移到傍晚高峰時段，并用于輔助服務。它們完全適合這個用途，但不太可能用于超過8小時的儲能。
鋰離子電池的壽命相對有限。雖然電動汽車鋰離子電池的循環(huán)壽命已經超出了許多人的預期，但在10年左右的時間里，它們仍將出現(xiàn)顯著的退化。它們的壽命主要和與充放電循環(huán)次數(shù)有關，每天的使用意味著，在10年壽命之內，它們可能就需要完全替換。
人們對鋰離子電池對環(huán)境影響的擔憂正在減少，但它們仍然存在。鋰電回收是一個正在增長的行業(yè)，與大多數(shù)電子設備中的微型電池相比，電動汽車和電網規(guī)模的鋰電回收在經濟上是值得的。目前對于鋰原材料開采的擔憂仍未消除，但這種擔憂也在逐漸減少，并可能為油氣開采地區(qū)和工人提供一個替代行業(yè)。
作者的預測是，鋰離子電池將在早期部署時領先于液流電池，但隨著液流電池技術的成熟，作為電網側儲能的選擇，鋰離子電池將逐漸減少。
液流電池很容易被想象為一個很大的化學容器，由很多單體電池作為儲能單元，在單體電池的兩個電極之間有很薄的隔膜，離子從其中穿過，實現(xiàn)不同能量的化學物質之間的轉化，從而存儲和釋放電能。
這個方法有很多優(yōu)點。首先，它將功率和能量分離。把儲液罐變大，就會有更多的能量。在液罐之間設置更多的單體電池，就有更大的功率。第二，它幾乎和鋰離子電池一樣容易部署。
液流電池每MWh的成本也正趨向于與鋰離子電池相同級別。廣泛的地理兼容性、可擴展性和短的建設周期、合理的成本、功率和能量的獨立設計，以及利用特定活性物質進行長時儲能的巨大潛力，這些都意味著該技術及其變體在未來與鋰離子電池和抽水蓄能技術相比具有競爭力。抽水蓄能原理的簡單和耐用性是很難被打敗的，但是在很多地方氧化還原流電池將打敗它。
總結
只有綜合考慮這三種技術，我們才可能總覽滿足儲能需求的全貌。鋰離子電池的缺陷被抽水蓄能平衡，正如抽水蓄能的挑戰(zhàn)被鋰離子電池平衡一樣，但是液流電池會填充所有的空隙，甚至帶來更多的效用。
聲明：本文僅代表作者觀點，并不代表支持其描述。本文作者邁克爾?巴納德是The Future is electric Strategy (TFIE)的首席策略師、Agora Energy Technologies的董事會觀察員和策略師，以及distnc Technologies的聯(lián)合創(chuàng)始人。他提出了未來40-80年的脫碳方案，協(xié)助高管、董事會和投資者。
